九曜山隧道的快速掘进技术

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1、九曜山隧道的快速掘进技术摘 要:本文从施工工艺、施工技术及施工管理诸方面介绍了杭州九曜山隧道的快速掘进技术。关键词:快速掘进楔形掏槽多功能凿岩台架循环管理作者简介：李新建,男,1964年生,中国地质大学工程学院学士，高级工程师，现任浙江省隧道工程公司副总工程师。前言杭州虎跑路复线工程南起虎跑路、北接南山路,全长约为2km.工程建设对完善杭州市西湖风景区的道路网系统，缓解南线景区的交通压力具有十分重要的意义。九曜山隧道工程为虎跑路复线工程中的控制工程，隧道全长890m，跨度32m，开挖断面9.4m2。九曜山隧道地处杭州市南部玉皇山与九曜山之间鞍部地带.属低山丘陵地貌,隧道沿线地层分布为进口段约5

2、0米为风化砂岩,出口段地层主要为黄龙船山组的灰岩.工程区内走向N304E的1断层穿越隧道,断层带岩石风化破碎。灰岩地层则岩溶较发育,隧洞区内主要为沿北东向节理裂隙发育而成的溶沟溶槽和溶浊裂隙,且地下水也较为丰富,给施工带来诸多不便.2问题的提出虎跑路复线工程为杭州市“3392”工程,工程要求2003年1月日前必须完工通车。工程开工后由于政策处理问题,致使出口段延误三个月施工期，而进口段受F断层影响造成洞内塌方,延误工期45天。至二OO三年二月底，隧道开挖进口完成90米，出口10米，总计约米，掘进任务大大滞后于计划进度，而从地层预测进口段风化砂岩还将延续15米，使得工程施工工期变得更为紧促。为达

3、到杭州市政府下达的工程预期完工目标,确保10月1日完工通车,同时也为了在隧道界树立浙江隧道的企业品牌。在隧道出口段,项目部必须在未来的施工中达到20米/月以上的隧洞成洞速度。3施工布置根据出口工区开挖人员技术素质及围岩施工条件,采用全断面开挖,循环进尺控制在2.830m。多功能凿岩台架、开动风钻台数20台，ZL0铲车配自卸汽车装运碴，PC-100挖掘机配合清底及掌子面排险；配备20m/min空压机三台,10m3in空压机一台提供风源，风管二路送至作业面，通风机选用55kw大风量通风机一台，风筒直径1200mm;电力配置2台400kvA变压器，以确保洞内各作业系统正常作业。4施工工艺。1凿岩多功

4、能凿岩台架全断面手持风钻的开挖模式，是符合目前我公司(也是国情）的一种理智选择,其经济适用性已得到广泛证实.现场经过实践的总结，采用楔形掏槽与台架相配合，结合爆破设计，合理布置风钻台数,均衡各台风钻钻眼工作量，详见图。4.2爆破施工炮眼布置详见爆破图表:图2，该图为类围岩中次坚石的爆破施工图，从图中可以看出，主掏槽区位于掌子面中部4m5m的区域内，呈竖向的大楔形，中间巨大区域不布置任何炮眼，比之直眼掏槽大大减少了炮孔数量。不仅减少钻眼工作量，而且基本确保爆破效率在9%以上。应说明的是：（1）在爆破钻孔中，第一楔形与掌子面的夹角控制在5060效果较佳。石质越硬和完整时,夹角应越小。（）加深的楔形

5、眼与掌子面夹角应控制在6065间,且应根据石质情况调整其孔底间的距离。（3）在石质级别高时可增补辅助眼，确保相临段别孔底距离小于.5m，以最大不大过1。m时，爆碴块度较为合适。（4）在爆破设计的前期应按最不利因素进行爆破设计，然后通过试爆结果依次递减各种参数,以达最佳效果。参考因素主要有:碴石块度大小、掏槽眼的残眼、炮眼的利用率.炮眼名称 起爆段别 炮孔长度（m)装药长度(m)单孔药量(个）炮孔数量（个）每段药量(节)装药方式备注掏槽眼 1 。70 3001 0 150连续3 3.70300 15 8 10 连续5 3.703。0 1 8 20 连续辅助眼 73。502011 1176连续9

6、3。5200 11 3 43 连续二圈眼 11 3.501.80 9 4 连续周边眼 13 3。5 19 间隔底眼 350 26013515 连续合计16 201.3kg平均爆破进尺:3,爆落实体岩石：988m3,每3耗药量:.6834.3钻爆容易出现的问题及解决办法3。1掏槽区钻眼的布置及钻孔方向的控制掏槽效果是直接影响到开挖进尺的关键因素，掏槽钻孔布置错误及方向不一致，就会影响到掏槽孔中爆破力形不成一股强大的合力从而无法将掏槽区岩石破碎并抛出。(1)形成主要原因对爆破设计不熟悉，人员变换是主要原因。钻孔方向缺少参照物，无法使钻孔方向保持一致性。整个台架上缺乏统一指挥，造成漏钻或不一致.（2

7、）解决的办法利用凿岩台架结构上的自然区域，将爆破设计按框架划分成十几个固定的区域,并分别绘制区域成孔布置图，及钻孔长度、角度示意图。将钻爆人员按以上区域进行分工，人员要长期固定,各自熟练掌握该区域钻孔参数，并根据爆破效果责任明确，奖惩兑现。掏槽孔方向应利用凿岩台架框架及底板做明确标识,如在底板上焊与钻孔方向一样的方向筋做参照等.整个台架上炮孔特别是掏槽区钻孔装药之前必须经过统一检查,长度角度必须符合要求，避免漏打或其它孔已装药而不敢再补钻的现象发生。.。2炮孔雷管段别的准确性掏槽孔与辅助孔之间，以及辅助孔与二圈眼之间在局部地区由于孔口位置较接近，稍不注意而造成雷管段别混淆,从而造成起爆顺序混乱

8、也是严重影响效果的主要因素。主要克服的措施是：爆破工程按照爆破设计段别先在各炮孔中放入起爆药卷，然后按区域进行检查。司钻工应同时对自己负责区域段别进行核对,对导爆管上无明确标识段别的雷管应及时要求更换。4.33底部超欠挖的控制隧道底部超欠挖一直是隧道开挖中的通病，其主要原因是底中司钻没有在拱部司钻方便、自然，大部分人员认为底板眼司钻要弯腰,钻杆要后边预抬一部分，前端要外插一部分,势必造成不超就欠,或底面呈现齿状超欠挖，造成凿岩台架前进困难,经常被卡死,影响正常施工,在凿岩台架后走行轮或轨道之间地面上卡一工字钢（一般直接将台架顶推前进用横担卸在地上用枕木卡死即可）,然后打底板眼时风钻平扒在地面上

9、,司钻工只管调节风量即可使钻眼平顺，确保了底部成型好.43凿岩台架制造要服务于钻爆设计大楔形掏槽有赖于能够方便各部分炮孔的操作，只有操作方便，条件具备施工才能够准确，才能够使施工达到设计规范要求，由于多功能台架在现场施工中确实用途较广，方便实惠,因此对多功能台架的制造有很多精细的要求，在此对楔形掏槽爆破有关的要求,说明如下：(1)凿岩台架的长度应满足钻杆、风钻及服务人员的最远距离操作。（2）两侧翼台阶宽度应能保证斜向打眼的最宽要求.（）中间立柱及斜撑位置应充分考虑风钻整个斜打眼的进程不受阻拦,并方便人体操作.（4）掌子面往往不在一个平面上，凿岩台架前侧其最顶层前沿应外伸一定长度施工.（5）顶层

10、高度应以人体操作手持风钻的最佳位置设计,确保拱部周边眼的准确。4装岩运输选用厦工产ZL-50直卸式铲车，配58辆5T自卸汽车出碴，同时配备P-100挖掘机配合清底出碴,及掌子面排险.正常状况下确保装运生产率在5m/h以上。施工管理为了达到快速掘进的目的,除了进行施工技术革新,提高机械化施工水平，增强初期支护设备、施工辅助系统的配套等以外，加强施工管理,落实各项责任制度，优化各工序之间衔接环节显得尤为重要。5.1循环管理根据现有施工人员机具、配备情况,爆破技术水平,确定以3米进尺的单循环作为控制，循环作业时间按排如下表，并以此作为炮工班组及出碴班组的时间考核定额。确保2天作业5个循环，力争3天个

11、循环。均衡安排生产、保持高速掘进。52劳动组织管理（仅开挖班组）表2班组 岗位 每班人数 小计备注炮工班 班长 1 综合大班、轮休制度副班长 2 3凿岩工 2 3爆破员 1 2出碴班 班长 2综合大班、轮休制度铲车司机1挖掘机司机 1汽车司机 7 7辅助工1 1辅助班 班长 1 辅助工6 6其它后勤管理员生产管理 2 2测量 机修、电工5 5库工 2合计人数 77人.3进度保证措施（1）成立隧道快速掘进的攻关小组，明确责任目标，组织攻关，并完善激励机制,层层落实经济责任制，与班组签订目标经济责任状.（2)采取循环时间控制法、执行节约奖励,超出处罚的奖罚制度，科学合理的确定每循环作业时间,确保每

12、天计划循环目标的实现.(3）根据循环作业时间,制定月进度计划，并分解到若干个时间单元，实行奖惩制度，超计划再作奖励，达不到计划则予以重罚。工序或日进尺发生滞后问题，及时分析原因、症结，采取措施进行解决。（4）做好工序管理及进度目标控制的预测工作。事先分析、判断进度目标控制中可能会发生或出现的问题,事先采取措施、对策进行预防,将有关问题、困难解决在初始状态，以确保进度目标的实现.(）充分发挥好施工现场管理人员的现场管理作用,加强对各施工环节、各施工工序之间的进度，控制及相互衔接工作时间控制。(6）配备性能良好的施工机械设备,搞好设备的选型配套，确保机械设备的完好率和利用率，并尽量保留一定的备用量

13、。（7)发挥工程地处杭州及作为专业公司的长处，运用新工艺,投入新设备，研制新技术。在快速掘进的新工法上得到了新的突破。6结论及建议多功能凿岩台架、全断面手持风钻开挖模式是符合我公司目前状况的施工方式，进一步改善爆破技术参数，合理布置配备设备机具，并通过强化现场施工管理，可以得到较为满意的施工效果。九曜山隧道的出口，自二OO三年三月二十日开始掘进，至四月二十日止，共掘进86个循环，总进尺245.7米，日均循环277次，日均进尺。92米。其中，停电等因素造成停工18小时,遭遇岩溶破碎充填泥质地层5余米。所以说在技术革新的提高机械化施工水平的今天，本项目施工工法在公司有一定的推广价值。通过近一个月的

14、施工实践,同时总结其它类似工程的施工经验，谈几点体会与建议。1、项目开工前需要充分地论证,并合理科学进行施工总体布置、规划、完善配备施工机械设备、施工辅助系统.目前工地配备情况：空压机7m3,风钻开动2台，ZL5铲车，PC10挖掘机,T自卸汽车，*00kvA变压器，2路108风管，2寸水管.如项目考虑喷砼、锚杆等平行作业，应改善配备：空压机103，156风管，寸水管，并可增加开动风钻台数至2台左右,自卸汽车可改进为815T的汽车。、多功能凿岩台架，应充分结合爆破技术参数设计、加工,使之风钻均衡合理布置于各个作业点；并绘制区域炮眼布置图,加快钻眼速率，提高钻眼精度。、改善爆破参数，合理布置炮眼。

15、根据爆破情况，进行分析,认为炮眼布置不均衡,钻孔精度不够精准，炸药单耗过高，一定程度上影响了爆破效率与光爆效果。4、在公路隧洞及其它大断面隧洞的施工中，多功能凿岩台架作业配合全液压台车或液压凿岩机组作业，应该会取得一定的优势。同时在长大断面隧道，改固定式的压气动力站为移动式动力站，对提高工作效率、节药成本应有较大的益处。5、九曜山隧道（出口段)的快速掘进的实施效果是可喜的,作为实践者认为以下几个重点是达到快速掘进目的的关键:（1）配备合理的设备机具,且性能良好，备用量充分，同时建立完好的施工辅助系统。（2)科学合理地进行循环组织管理，均衡生产，确定循环定额时间，并以此作为重要依据，建立奖罚制度，健全岗位经济责任制。(）运用新工艺,研制新技术,提高循环作业效率,完善掘进新工法,争取得到新的突破。文中如有不足，请您指教！5 / 5